WO2007026493A1 - ハイブリッド溶接用シールドガスおよび該ガスを用いた溶接方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to hybrid welding performed using both laser welding using laser light and arc welding using an arc.
  • the noble and weld welding is a welding method using both laser welding and arc welding.
  • the characteristics of hybrid welding are the combination of laser welding, which provides high speed and deep penetration and is expensive as a heat source, and arc welding, which is inexpensive as a heat source and the groove accuracy is relaxed by wire supply. It is a welding method that can compensate for the shortcomings of
  • a shielding gas used for arc welding is used as a shielding gas for shielding the molten pool during welding.
  • carbon dioxide gas or oxygen gas is used as an inert gas such as argon gas or helium gas.
  • a mixed gas mixture is used.
  • helium is an expensive gas and has high added value. It is difficult to do. Further, since it contains an element that stabilizes the arc, such as carbon dioxide gas and oxygen gas, the hybrid welding of the steel sheet has a problem that the droplet transfer of the arc becomes unstable and welding failure occurs.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-164983
  • Patent Document 2 JP-A-9-103892
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-138085
  • the problem in the present invention is that internal defects such as blowholes are generated in the welded portion in the shield gas used when welding steel sheets using both laser welding and arc welding.
  • the aim is to obtain a shielding gas for hybrid welding that can stabilize the arc, stabilize the bead shape, and provide it at low cost.
  • the volume of the carbon dioxide in the shielding gas is greater than the shielding gas used when welding the steel sheet using both laser welding and arc welding.
  • the mixing ratio of carbon dioxide and oxygen is represented by the following formula:
  • a second embodiment of the present invention is a hybrid welding characterized in that a laser beam, an arc, and the shielding gas are supplied to a steel plate in hybrid welding in which laser welding and arc welding are used in combination. It is a welding method.
  • the shield gas is supplied to the steel plate in the same direction as the arc, and the assist gas having the same composition as the shield gas is further supplied from the welding progress direction side to the steel plate. It is more preferable to supply to.
  • the steel sheet may be at least one selected from the group consisting of a cold rolled steel sheet, a hot rolled steel sheet, and a rolled steel material for welded structure.
  • the shielding gas having the above specific composition by using the shielding gas having the above specific composition, the surface tension of the weld metal is lowered, the discharge of bubbles existing at the bottom of the molten pool is promoted, and this occurs in hybrid welding of steel plates.
  • the number of internal defects (blow holes) can be suppressed.
  • the presence of an appropriate amount of carbon dioxide can provide an effect that arc instability during welding can be prevented.
  • the shielding performance may deteriorate, but this is a case where high-speed welding is performed by flowing an assist gas having the same composition as the front side force shielding gas in the welding direction. Can maintain high shielding performance.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main part of a welding apparatus used for hybrid welding of the present invention.
  • FIG. 2 is a chart showing the range of the mixing ratio of oxygen and carbon dioxide in the shielding gas of the present invention.
  • FIG. 1 shows a main part of an example of a welding apparatus used in the hybrid welding method of the present invention
  • reference numeral 1 in the drawing denotes a laser head.
  • the laser head 1 contains an optical lens system such as a condensing lens.
  • This laser head 1 is input with laser light having a wavelength of 1.0 ⁇ m and guided by a laser light source such as a YAG (Nd) laser oscillation device, which is not shown in FIG.
  • the laser beam is focused here to form a beam, which is irradiated onto the welded portion of the steel plate 3.
  • Reference numeral 4 denotes an arc torch.
  • the arc torch 4 is supplied with the wire 5 as shown in the figure, and the tip of the wire 5 protrudes from the tip member 6 of the arc torch 4 toward the welding site and functions as a welding tip. It is like that.
  • the tip member 6 is formed with an injection port through which the shielding gas is ejected from the outer peripheral side of the wire 5, and passes through the pipe 7 from the shielding gas supply source (not shown) to flow the shield gas of the arc torch 4.
  • the shield gas supplied to the inlet 8 is injected from the injection port of the tip member 6 toward the welding part!
  • the wire 5 is connected to a welding power source (not shown) via a wire supply device, whereby the tip portion force of the wire 5 also causes the arc to fly toward the welding site.
  • the arrows in FIG. 1 indicate the welding progress direction.
  • reference numeral 9 in the drawing denotes an assist gas nozzle.
  • the assist gas nozzle 9 is arranged on the welding advance direction side, and is connected to an assist gas supply source (not shown) via a pipe 10, whereby the assist gas is directed toward the welding portion of the tip force steel plate 3. It is getting sprayed.
  • the central axis of the arc torch 4, the optical axis of the laser beam, and the central axis of the assist gas nozzle 9 are all in relation to the vertical line in order to prevent interference between the arc and the laser beam.
  • the tilt direction of the arc torch 4 and the tilt direction of the laser optical axis and the assist gas nozzle 9 are arranged so as to face each other.
  • a cold rolled steel plate, a hot rolled steel plate, and a rolled steel material for welded structure can be preferably used.
  • a laser beam having a wavelength of 1.064 ⁇ m and an output of 1 to 20 kW is emitted from the laser head 1, and the laser beam is irradiated to the welded portion of the steel plate 3.
  • YAG (Y b) laser wavelength 1.03 ⁇ m, carbon dioxide laser, wavelength 10.6 / ⁇ ⁇ , semiconductor laser, wavelength 0.8 m, 0.95 m force can be used. It is a spear.
  • a direct current is applied to the wire 5 of the arc torch 4 and the arc is blown from the tip of the wire 5 toward the welding site.
  • shield gas is injected toward the injection locus welding part of the tip member 6 of the arc torch 4.
  • This shielding gas is composed of argon, carbon dioxide, and oxygen.
  • the mixing ratio of carbon dioxide and oxygen is A
  • the volume percentage of carbon dioxide is A
  • the volume percentage of oxygen is A
  • Figure 2 depicts the concentration range of carbon dioxide and oxygen in this shielding gas.
  • the range enclosed by a solid line (sometimes referred to as region I) force 15 ⁇ A ⁇ 35, And 1. 0 ⁇ B ⁇ 9.0, and B ⁇ 16—0.6A
  • the range enclosed by a broken line (sometimes referred to as region II) Force 25 ⁇ A ⁇ 35, and B ⁇ 8—0.2A, and B ⁇ 13—0.2A
  • the number of blowholes per 100 mm weld length is less than 25, as is clear from the experimental examples described later, and the region ⁇ is reduced.
  • the number of blow holes generated per 100 mm weld length will be 10 or less.
  • the mixing ratio of carbon dioxide and oxygen in the shielding gas of the present invention is determined by the actual welding work, the welding workability, and the occurrence of defects in the welded portion, as shown in the experimental examples described later. It is obtained by evaluating the above.
  • the shielding gas injection flow rate is usually about 10-30 liters Z.
  • the welding speed when the welding speed is set to a high speed of 200 cmZ or more, it is preferable to flow the assist gas from the assist gas nozzle 9 toward the welded portion.
  • the assist gas a gas having the same composition as that of the shield gas is used, and the flow rate thereof is about 10 to 40 liters / minute.
  • Hybrid welding using shield gas was performed using the welding equipment shown in Fig. 1. Welding was performed with a bead on plate under the following conditions. Shielding gas was supplied from an arc torch. The material to be welded was steel plate (SPCC) with a thickness of 3.2 mm. The shielding gas used was a three-component gas mixture of argon, oxygen, and carbon dioxide, and these three components were mixed in various proportions to obtain a shielding gas with many different compositions.
  • Hybrid welding was performed under the following welding conditions, and the range of mixing ratios suitable for hybrid welding was determined from the occurrence of internal defects (blowholes, pits, etc.) generated during welding and arc stability.
  • Argon gas-20% carbon dioxide gas which is a shield gas for general arc welding, is half the number of internal defects (blowholes) (25) compared to the number of blowholes (49).
  • the range in which the arc was stable and no pits were observed was defined as the range suitable for noise welding (region I).
  • a concentration range of 1Z5 (10) or less is more preferred, and the range (region II) is set.
  • the welding conditions are as follows.
  • Arc welding Mag welding welding speed 1. Om / min, distance between tip base metal: 15mm, laser output (YAG laser): 2. OkW, welding current: 150A, shield gas flow rate: 20lZmin
  • X indicates arc instability, pit generation, blowhole diameter 1. Omm or more, and blowhole generation number of 25 or more, ⁇ indicates blowhole generation The number is less than 25, and ⁇ indicates that the number of blowholes is 10 or less.
  • Arc welding welding speed 1. OmZmin, distance between tip base metal: 15mm, welding current: 150A, shielding gas: Ar—20% CO (general purpose arc welding gas), shielding gas flow rate:
  • Table 3 shows a general use for conventional arc welding as shielding gas! /, Also show results of hybrid welding using Ar—20% CO shielding gas! / ⁇
  • blowholes are generated in hybrid welding using stainless steel.
  • the shielding gas of the present invention it is possible to reduce the generation of blowholes in hybrid welding to less than half compared to the conventional one, and further to less than one fifth.
  • the shielding gas having the specific composition described above by using the shielding gas having the specific composition described above, the surface tension of the steel sheet is reduced, and the discharge of bubbles existing at the bottom of the molten pool is promoted. This reduces the number of internal defects (such as blow holes) that occur. At the same time, the presence of an appropriate amount of carbon dioxide can reduce arc instability during welding. The effect that it can prevent is acquired.

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Abstract

　本発明は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用して鋼板を溶接する際に使用するシールドガスにおいて、前記シールドガス中の二酸化炭素の体積％をＡ、酸素の体積％をＢとしたとき、二酸化炭素と酸素の混合割合が、下記式： １５≦Ａ≦３５、かつ、１．０≦Ｂ＜９．０、かつ、Ｂ≧１６―０．６Ａ を満たす範囲であることを特徴とするハイブリッド溶接用シールドガスに関する。

Description

明 細 書
ハイブリッド溶接用シールドガスおよび該ガスを用いた溶接方法 技術分野
[0001] 本発明は、レーザ光を用いるレーザ溶接とアークを用いるアーク溶接とを併用して 行うハイブリッド溶接に関する。
本願は、 2005年 8月 31日に出願された特願 2005— 250889号に基づいて優先 権を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] ノ、イブリツド溶接とは、レーザ溶接とアーク溶接とを併用する溶接方法である。ハイ ブリツド溶接の特徴は、高速かつ深溶け込みが得られ、熱源としては高価であるレー ザ溶接の特徴と、熱源として安価かつワイヤ供給により開先精度が緩和されるアーク 溶接を組み合わせることにより、双方の欠点を補完することが可能な溶接方法である
[0003] これにより、レーザ溶接では困難であったギャップのある継手の溶接が可能となり、 かつアーク溶接では難しい深溶け込みや高速ィ匕が可能になり、これにより被溶接材 への入熱が少なくなり、溶接変形の低減が図れることになる。
[0004] しかし、ハイブリッド溶接では熱源にレーザ光を用いるため、レーザ溶接の問題点 であるブローホール等の溶接欠陥がハイブリッド溶接にも発生しやすいという問題が ある。
従来、ハイブリッド溶接において、溶接時に溶融池を遮蔽するシールドガスとして、 アーク溶接に用いられるシールドガスが用いられており、一般にはアルゴンガス、ヘリ ゥムガス等の不活性ガスに炭酸ガスまたは酸素ガスをカ卩えた混合ガスが用いられて いる。
[0005] ところで、ハイブリッド溶接を行った際に発生するブローホール等の内部欠陥を防 止する方法として、アルゴンガスが 10〜80%、残部がヘリウム力もなる混合ガスをシ 一ルドガスとして用いる溶接方法が、特許文献 1に提案されて！ヽる。
[0006] しかし、この方法では、ヘリウムが高価なガスであり付加価値の高 、もの以外、利用 することは困難である。また、炭酸ガスや酸素ガスといったアークを安定ィ匕させる元素 を含有して 、な 、ため、鋼板のハイブリッド溶接ではアークの溶滴移行が不安定とな り、溶接不良が発生する問題がある。
[0007] ところで、レーザ溶接におけるブローホール等の溶接欠陥を防止する方法として、 アルゴンガスに 2〜5体積0 /0の酸素ガスを添加した混合ガスを用いることが特許文献 2に開示されいる。
この混合ガスをシールドガスとしてハイブリッド溶接に適用した試験結果によれば、 単に酸素ガスを 2〜5体積％添加しただけでは、アークが安定せず、ビード形状不良 及び内部欠陥の発生が著しいことが判明した。
[0008] また、レーザ溶接におけるブローホール等の溶接欠陥を防止する方法として、アル ゴンなどの不活性ガスに 80〜95体積0 /0の炭酸ガスを添加した混合ガスを用いること が特許文献 3に開示されている。
この混合ガスに関しても、試験結果から、炭酸ガスを 50体積％以上とした場合には 、内部欠陥の総数は減るものの溶接部内部に直径 1. Omm以上のブローホールが 発生し、溶接部断面におけるブローホール断面積率が増加するため好ましくないこと が明らかになった。
[0009] さらに、アーク溶接用のシールドガスとして一般的に用いられているアルゴン 炭 酸ガス混合ガス、アルゴン 酸素混合ガスを用いても、本発明者らが行った試験結 果では内部欠陥を満足できる程度まで低減できな力つた。
特許文献 1 :特開 2003— 164983号公報
特許文献 2 :特開平 9— 103892号公報
特許文献 3：特開 2001— 138085号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] よって、本発明における課題は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用して鋼板を溶接 する際に使用するシールドガスにおいて、溶接部にブローホール等の内部欠陥が生 じることがなぐし力もアークが安定しビード形状が良好となり、かつ安価に提供できる ハイブリッド溶接用のシールドガスを得ることにある。 課題を解決するための手段
[0011] カゝかる課題を解決するため、本発明では、ハイブリッド溶接の溶接欠陥の中でも、 特にブローホールの低減を目的とし、シールドガスの成分に着目し、アルゴンガス、 酸素ガス、炭酸ガスの 3種のガスを特定の割合で混合した混合ガスを用いることによ り、溶接欠陥を改善することを見出したものである。
[0012] 本発明の第 1の実施態様は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用して鋼板を溶接する 際に使用するシールドガスにぉ 、て、前記シールドガス中の二酸ィ匕炭素の体積％を
A、酸素の体積％を としたとき、二酸ィ匕炭素と酸素の混合割合が、下記式：
15≤A≤35,かつ、 1. 0≤B< 9. 0、かつ、 B≥16— 0. 6A
を満たす範囲であることを特徴とするハイブリッド溶接用シールドガスである。
[0013] 前記第 1の実施態様のノ、イブリツド溶接用シールドガスにおいて、二酸化炭素と酸 素との混合割合が、下記式：
25≤A≤35,かつ、 B≥8-0. 2A、かつ、 B≤13-0. 2A
を満たす範囲であることがより好ま 、。
[0014] 本発明の第 2の実施態様は、レーザ溶接とアーク溶接とを併用して鋼板を溶接する ハイブリッド溶接において、レーザービーム、アーク及び前記シールドガスを鋼板に 供給することを特徴とするハイブリッド溶接方法である。
[0015] 前記第 2の実施態様のノ、イブリツド溶接方法において、前記シールドガスをアークと 同軸方向力も鋼板に供給し、前記シールドガスと同一組成のアシストガスを、更に、 溶接進行方向側から鋼板に供給することがより好ましい。
前記鋼板は、冷間圧延鋼板、熱間圧延鋼板、及び溶接構造用圧延鋼材からなる 群から選択される ヽずれか一つであることができる。
発明の効果
[0016] 本発明にあっては、上記特定組成のシールドガスを用いることにより、溶接金属の 表面張力を低下させ、溶融池底部に存在する気泡の排出を促し、鋼板のハイブリッド 溶接において、発生する内部欠陥 (ブローホール)の発生数を抑制することができる。 また、同時に二酸ィ匕炭素が適量存在することにより溶接時のアークの不安定ィ匕を 防止しすることができるという効果が得られる。 また、高速溶接を行う場合にはシールド性が低下する恐れがあるが、別途溶接進 行方向の前方側力 シールドガスと同一組成のアシストガスを流すことにより、高速溶 接を行う場合であっても高いシールド性を維持することできる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明のハイブリッド溶接に用いられる溶接装置の要部を示す概略構成図であ る。
[図 2]本発明のシールドガス中の酸素と二酸ィ匕炭素の混合比の範囲を表した図表で ある。
符号の説明
[0018] 1 レーザヘッド
3 鋼板
4 アークトーチ
5 ワイヤ
6 先端部材
発明を実施するための最良の形態
[0019] 図 1は、本発明のハイブリッド溶接方法に用いられる溶接装置の一例の要部を示す もので、図中符号 1はレーザヘッドを示す。このレーザヘッド 1は、その内部に集光レ ンズなどの光学レンズ系が収められている。このレーザヘッド 1には、光ファイバ 2によ り図示しな!ヽ YAG (Nd)レーザ発振装置などのレーザ光源力ゝら導光された波長 1. 0 64 μ mのレーザ光が入力され、レーザ光がここで集光されてビーム状になって、鋼 板 3の溶接部位に照射されるようになって 、る。
[0020] また、符号 4はアークトーチを示す。このアークトーチ 4には、図示しな 、ワイヤ供給 装置力もワイヤ 5が送給され、このワイヤ 5の先端部がアークトーチ 4の先端部材 6か ら溶接部位に向けて突出し、溶接チップとして機能するようになっている。
さらに、先端部材 6には、ワイヤ 5の外周側からシールドガスが噴出する噴射口が形 成されており、シールドガス供給源（図示略)からパイプ 7を通り、アークトーチ 4のシ 一ルドガス流入口 8に供給されたシールドガスが上記先端部材 6の噴射口から溶接 部位にめがけて噴射されるようになって!/、る。 [0021] また、ワイヤ 5は、ワイヤ供給装置を介して図示しない溶接電源に接続されており、 これによつてワイヤ 5の先端部力も溶接部位に向けてアークが飛ぶようになつている。 さらに、図 1中の矢印は、溶接進行方向を示している。
[0022] さらに、図中符号 9はアシストガスノズルを示す。このアシストガスノズル 9は、溶接進 行方向側に配置されて、パイプ 10を経てアシストガス供給源（図示略）に接続されて おり、これによりアシストガスがその先端力 鋼板 3の溶接部位に向けて噴射されるよ うになつている。
[0023] また、図 1に示すように、アークトーチ 4の中心軸、レーザ光の光軸およびアシストガ スノズル 9の中心軸は、アークとレーザ光の干渉を防ぐため、いずれも鉛直線に対し て傾斜しており、アークトーチ 4の傾斜方向とレーザ光軸およびアシストガスノズル 9 の傾斜方向は、互いに相対するように配置されている。
[0024] 次に、このような溶接装置を用い、被溶接部材として鋼板をハイブリッド溶接する方 法について説明する。
鋼板として、冷間圧延鋼板、熱間圧延鋼板、溶接構造用圧延鋼材を好ましく用いる ことができる。
レーザヘッド 1から波長 1. 064 μ m,出力 l〜20kWのレーザ光を出射し、レーザ ビームを鋼板 3の溶接部位に照射する。なお、その他のレーザ光としては、 YAG (Y b)レーザ、波長 1. 03 ^ m,炭酸ガスレーザ、波長 10. 6 /ζ πι、半導体レーザ、波長 0 . 8 m、 0. 95 m力使用可會である。
[0025] また、アークトーチ 4のワイヤ 5に直流電流を印加し、ワイヤ 5の先端部からアークを 溶接部位に向けて飛ばす。これと同時にアークトーチ 4の先端部材 6の噴射ロカ 溶 接部位にめがけてシールドガスを噴射する。
[0026] このシールドガスは、その組成がアルゴンと二酸ィ匕炭素と酸素からなり、二酸化炭 素と酸素の混合割合を、二酸化炭素の体積％を A、酸素の体積％を としたとき、
15≤A≤35,かつ、 1. 0≤B< 9. 0、かつ、 B≥16— 0. 6A
の範囲、好ましくは、
25≤A≤35,かつ、 B≥8-0. 2A、かつ、 B≤13-0. 2A
の範囲に調整したものである。 [0027] シールドガス中における二酸ィ匕炭素と酸素の混合割合を前記範囲内に設定するこ とにより、アーク安定性を保ち、溶接作業性に優れたものとなり、また、溶接部の内部 欠陥（ブローホール、ピット等）の発生を抑制することができる。
[0028] 図 2は、このシールドガス中の二酸ィ匕炭素および酸素の濃度の範囲を描いたもので 、実線で囲んだ範囲（領域 Iと言うことがある）力 15≤A≤35,かつ、 1. 0≤B< 9. 0 、かつ、 B≥16— 0. 6Aの範囲を示し、破線で囲んだ範囲（領域 IIと言うことがある） 力 25≤A≤35,かつ、 B≥8— 0. 2A、かつ、 B≤13— 0. 2Aの範囲を示している
[0029] そして、領域 Iを満たす組成のシールドガスを用いることで、後述の実験例からも明 らかなように、溶接長さ 100mm当たりのブローホール発生数が 25個未満となり、領 域 Πを満たす組成のシールドガスを用いることで、溶接長さ 100mm当たりのブローホ ール発生数が 10個以下となる。
[0030] 本発明のシールドガスにおける二酸ィ匕炭素と酸素との混合比は、後述する実験例 に示すように、実際に溶接作業を実施し、溶接作業性、溶接部での欠陥発生状況等 を評価することで求められたものである。
また、このシールドガスの噴射流量は、通常 10〜30リットル Z分程度とされる。
[0031] また、本発明の溶接方法では、溶接速度が 200cmZ分以上の高速とする場合に は、アシストガスノズル 9からアシストガスを溶接部位に向けて流すことが好ましい。こ のアシストガスとしては、前記シールドガスと同じ組成のガスが用いられ、その流量は 10〜40リットル/分程度とされる。
[0032] すなわち、溶接速度が高速となると、シールドガスによる溶融池のシールドが乱され 、シールド性が低下する可能性が生じる力 このアシストガスを流すことにより、このシ 一ルド性の低下を防ぐことができ、高速溶接においても良好な溶接を行うことができ る。
実施例
[0033] 実施例および比較例
シールドガスを用いたハイブリッド溶接を、図 1に示した溶接装置を用いて実施した 溶接は、ビードオンプレートにて、次の条件で行った。シールドガスはアークトーチ より供給した。被溶接材料には、鋼板 (SPCC)、厚さ 3. 2mmを用いた。シールドガ スには、アルゴンと酸素と二酸ィ匕炭素の 3成分混合ガスを用い、これら 3成分を種々 の割合で混合し、多数の組成の異なるシールドガスとした。
[0034] 溶接部の内部欠陥数から、シールドガス中における酸素と二酸ィ匕炭素の混合比の 最適範囲を実験的に求めた。
以下の溶接条件でハイブリッド溶接し、溶接時に生じた内部欠陥 (ブローホール、ピ ット等)の発生およびアーク安定性から、ハイブリッド溶接に適する混合比の範囲を求 めた。
一般的なアーク溶接用のシールドガスであるアルゴンガス - 20%炭酸ガスを用 ヽ た場合 (ブローホール発生数 49個）に比べて、発生する内部欠陥数 (ブローホール） が半分（25個）未満となり、かつ、アークが安定し、ピットの発生が認められない範囲 をノヽイブリツド溶接に適する範囲 (領域 Iとなる）とした。さらに、ブローホールがァルゴ ンガス— 20%炭酸ガスを用いた場合に比べて、 1Z5 (10個）以下となる濃度範囲を より好まし 、範囲 (領域 IIとなる）とした。
溶接条件は、以下の通りである。
アーク溶接:マグ溶接溶接速度 1. Om/min,チップ母材間距離： 15mm、レーザ出 力（YAGレーザ）： 2. OkW、溶接電流： 150A、シールドガス流量： 20lZmin
[0035] 溶接を 100mm行い、ブローホールの数、ブローホール径、ピットの発生の有無お よびアーク安定性に関して評価した。その結果を表 1と表 2に分けて示した。
[0036] [表 1]
濃度 002漠度 r。-ホ-ル数 その他 評価.0 0 100 ァ-ク不安定 X.0 0 135 ァ-ク不安定 X.0 0 75 ア-ク不安定 X.0 0 64 ア-ク不安定 X.0 0 - ア-ク不安定、 溶接不可 X
0 10 46 7*。- *-ル多し、 X.0 10 30 フ' 多い X.0 10 28 7*ローホール多し、 X.0 10 32 t' ト発生、 フ 'α- -ル径 1.0mm 以上 X.0 15 29 フ'口- 多い X.0 15 45 フ♦口-ホ- 多い X.0 15 17 ο.0 15 22 ο.0 15 84 t' 'ト発生、 T P-木-ル径 1. Own以上 X
0 20 49 フ 'ロ-ホ- 多い X.0 20 43 フ'ロ-ホ- 多い y.0 20 25 フ'口—ホール多い X.0 20 12 O.0 20 20 O.0 20 16 O.0 20 17 O.0 20 17 ビ 3卜発生、 フ' α-木- 径 1.0議以上 X
◦2 ;S度 C02濃度 フ'。-木-ル数 その他 評価
0 25 32 フ'口- *-ル多い X
1.0 25 20 〇
2.0 25 19 O
3.0 25 10 ◎
5.0 25 7 ◎
7.0 25 8 ◎
8.0 25 10 ©
9.0 25 17 ピプト発生、 フ' n-*-^fl 1.0隱以上 X
0 30 28 フ'口- 多い X
1.0 30 15 o
3.0 30 10 ◎
5.0 30 8 ◎
7.0 30 9 ◎
8.0 30 12 o
9.0 30 33 ！:' 発生、 フ ' Π-ホ-ル径 1. θΜί以上 X
0 35 29 フ' tHHレ多い X
1.0 35 7 ◎
3.0 35 9
5,0 35 9
6.0 35 10 ©
7.0 35 14 O
8.0 35 24 o
9.0 35 25 ピ ^発生、 T a -ホ-ル怪 1.0mm以上 X
0 40 27 フ' Q-ホ-ル多い X
1.0 40 35 フ' Q-ホ-ル多い X
3.0 40 27 f 発生、 フ'。-ホ -ル怪 1.。瞧以上 X s.o 40 67 ピ 4発生、 1'。-ホ -ル怪 1.0mm以上 X
7.0 40 39 f ^発生、 フ'。-ホ-Μ圣 1.0mm以上 X
9.0 40 23 ヒ' 発生、 フ' α-;Η 圣 1.0画以上 x
0 50 14 f ツト発生、 フ'口-', -ル径 1.0mm以上 X
1.0 50 19 ビット発生、 a-ホ -ル径 1.0mm以上
[0038] 表 1および表 2において、 Xはアーク不安定、ピット発生、ブローホール径 1. Omm 以上、ブローホール発生数 25個以上の少なくとも一つに該当するものを示し、〇は ブローホール発生数が 25個未満のものを示し、◎は、ブローホール発生数が 10個 以下のものを示す。
[0039] この表 1および表 2の評価結果をグラフにプロットし、評価が「〇」もしくは「◎」のガス 組成点が存在する領域を求めたものが、図 2における領域 Iであり、評価が「◎」のガ ス組成点が存在する領域を求めたものが、図 2における領域 IIである。
そして、この領域 I、 IIから上述の関係式を導き出したものである。 [0040] 参考例
本発明の効果を確認するために、従来のレーザ溶接およびアーク溶接を行い、そ の溶接長 100mm当たりのブローホール数を評価した。
被溶接材料、溶接速度、レーザ出力、溶接電流、チップ母材間距離は、先の例と 同じ条件にて行った。
[0041] 'レーザ溶接
溶接速度： 1. Om/min,レーザ出力： 2. OkW、シールドガス: Ar (汎用レーザ溶接 用ガス）、シールドガス流量： 40LZmin
[0042] ·アーク溶接溶接速度： 1. OmZmin、チップ母材間距離： 15mm、溶接電流： 150A 、シールドガス: Ar—20%CO (汎用アーク溶接用ガス）、シールドガス流量：
2 20LZ mm
結果を表 3に示す。なお、表 3にはシールドガスとして従来のアーク溶接に汎用され て！/、る Ar— 20%COのシールドガスを用いたハイブリッド溶接による結果も示して！/ヽ
2
る。
[0043] [表 3]
Figure imgf000012_0001
[0044] 表 3の結果から、従来のアーク溶接に汎用されている Ar— 20%COのシールドガ
2
スを用いたハイブリッド溶接では、 49個のブローホールが生じることがわかる。すなわ ち、本発明のシールドガスを用いることにより、ハイブリッド溶接でのブローホールの 発生を従来のものに比べて半分以下、さらには 5分の 1以下に低減することができる ことがわ力ゝる。
産業上の利用可能性
[0045] 本発明によれば、上記特定組成のシールドガスを用いることにより、鋼板の表面張 力を低下させ、溶融池底部に存在する気泡の排出を促し、鋼板のハイブリッド溶接に おいて、発生する内部欠陥 (ブローホール等)の発生数を抑制することができる。 また、同時に二酸ィ匕炭素が適量存在することにより溶接時のアークの不安定ィ匕を 防止しすることができるという効果が得られる。
また、高速溶接を行う場合にはシールド性が低下する恐れがあるが、別途溶接進 行方向の前方側力 シールドガスと同一成分のアシストガスを鋼板に供給することに より、高速溶接を行う場合であっても、高いシールド性を維持することができる。

Claims

請求の範囲
[1] レーザ溶接とアーク溶接とを併用して鋼板を溶接する際に使用するシールドガスに おいて、
前記シールドガス中の二酸ィ匕炭素の体積％を A、酸素の体積％を としたとき、二 酸化炭素と酸素の混合割合が、下記式：
15≤A≤35,かつ、 1. 0≤B< 9. 0、かつ、 B≥16— 0. 6A
を満たす範囲であることを特徴とするハイブリッド溶接用シールドガス。
[2] 請求項 1記載のハイブリッド溶接用シールドガスにぉ 、て、
前記二酸化炭素と酸素との混合割合が、下記式：
25≤A≤35,かつ、 B≥8-0. 2A、かつ、 B≤13-0. 2A
を満たす範囲であることを特徴とするハイブリッド溶接用シールドガス。
[3] レーザ溶接とアーク溶接とを併用して鋼板を溶接するハイブリッド溶接方法におい て、
レーザビーム、アーク、及び、請求項 1または請求項 2記載のシールドガスを鋼板に 供給することを特徴とするハイブリッド溶接方法。
[4] 請求項 3記載のハイブリッド溶接方法において、前記シールドガスをアークと同軸 方向力も鋼板に供給し、前記シールドガスと同一組成のアシストガスを、更に、溶接 進行方向側から鋼板に供給することを特徴とするハイブリッド溶接方法。
[5] 前記鋼板が、冷間圧延鋼板、熱間圧延鋼板、及び溶接構造用圧延鋼材からなる 群カゝら選択されるいずれか一つであることを特徴とするハイブリッド溶接方法。
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